DE3017883C2 - Slide assembly and hanger - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schieberanordnung und einen Hänger der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen ArtThe invention relates to a slide arrangement and a hanger as described in the preamble of claims 1 or 5 specified Art
Bei Erdölbohr- und -förderarbeiten sowohl in Landais auch in untermeerischen Lagerstätten werden öl, Schlamm und Hydraulikfluids normalerweise durch einen Ringraum hindurchgeleitet, der zwischen aufeinanderfolgenden, insgesamt konzentrischen Verrohrungen gebildet ist. Insbesondere werden solche Fluids durch einen Ringraum übertragen, der durch eine Erdölbohrlochverrohrung und einen in der Verrohrung aufgehängten Rohrstrang gebildet ist. Ziemlich häufig werden diese Fluids unter sehr hohem Druck mit Strömungsrichtungen durch den Ringraum übertragen, die während verschiedener Arbeiten an dem Erdölbohrloch entgegengesetzt gerichtet sind.In oil drilling and production in both Landais and submarine deposits, oil, Mud and hydraulic fluids normally passed through an annulus that separates successive, a total of concentric tubing is formed. In particular, such fluids are through an annulus passed through one oil well casing and one suspended in the casing Pipe string is formed. Quite often these fluids are under very high pressure with directions of flow transmitted through the annulus during various operations on the oil well are oppositely directed.
Es ist seit langem ein Problem, den Durchfluß dieser Hochdruckfluids durch den durch die konzentrischen Leitungen gebildeten Ringraum effektiv zu steuern. Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht beispicls-It has long been a problem to control the flow of these high pressure fluids through the concentric Lines to effectively control formed annulus. A possible solution to this problem is for example
weise darin, den Ringraum durch Dichtungselemente in der Verrohrung abzudichten, um den Fluiddurchgang durch den Ringraum zu verhindern. Eine Zugangsöffnung in den Ringraum wird dann über die Dichtungselemente geschaffen. Der Fluidfluß in den abgedichteten Ringraum hinein und aus diesem hinaus wird mittels eines außerhalb der Dichtungselemente an der Zugangsöffnung angeordneten Ventils gesteuert. Eine solche Anordnung bringt viele Probleme mit sich, insbesondere wenn die Verrohrung nicht ohne weiteres zugänglich ist, wie es bei untermeerischen Erdölbohr- und -förderarbeiten der Fall ist, bei denen sich der Verrohrungskopf auf dem Meeresboden hunderte von Metern unterhalb einer Bohrplattform befinden kann, von der aus die Bohr- und Förderarbeiten geleitet werden. Dar- is über hinaus wird bei diesem Typ von Anordnung der Fluiddurchfluß in dem Ringraum nicht vom Inneren des Ringraums selbst aus gesteuert, sondern muß über ein Ventil außerhalb des Ringraums geleitet werden. Das erfordert zusätzliche Rohrleitungen und Steuereinrichtungen, die bei untermeerischen Erölbohr- und -förderarbeiten unerwünscht sind. Es ist besonders wesentlich, daß die Möglichkeit besteht, den Ringraum bei solchen untermeerischen Arbeiten leicht und effektiv verschließen zu können, da andere Fluidsteuereinrichtungen beispielsweise in der Bohrlochabsperrvorrichtung oder in einem Förderungssteuerbaum, im Verlauf der Bohr- und Förderarbeiten periodisch herausgenommen werden müssen.wise in the annulus by sealing elements in of the tubing to prevent fluid passage through the annulus. An access opening in the annular space is then created via the sealing elements. The fluid flow in the sealed Annular space in and out of this is by means of an outside of the sealing elements at the access opening arranged valve controlled. Such an arrangement poses many problems, in particular when the casing is not readily accessible, as is the case with submarine oil drilling and drilling - production is the case where the casing head is hundreds of meters on the seabed can be located below a drilling platform from which the drilling and production work can be conducted. Dar- is Moreover, with this type of arrangement, the fluid flow in the annulus is not from the interior of the Annular space itself controlled from, but must be passed through a valve outside of the annulus. That requires additional piping and control equipment to be used in subsea oil drilling and production operations are undesirable. It is particularly essential that there is the possibility of the annulus in such To be able to close submarine work easily and effectively, as other fluid control devices, for example in the well isolation device or in a production control tree, in the course of the drilling and funding work must be removed periodically.
Eine weitere Lösung, die aus der US-PS 33 60 048 bekannt ist, besteht darin, eine Schieberanordnung an einem Hänger aufzuhängen, der abgedichtet bis zum Anschlag in eine Erdölbohrlochverrohrung eingeführt ist. Die Schieberanordnung unterteilt den Ringraum zwischen Rohrstrang und Verrohrung in zwei Teile, zwischen denen Kanäle vorgesehen sind. Eine Verschlußeinrichtung ist vorgesehen, um die Öffnung zwischen den Teilen des Ringraums zu verschließen und so den Hindurchfluß von Fluid zu verhindern. Diese Verschlußeinrichtung wird durch Drahtleitungswerkzeuge betätigt, welche in der Hängerbohrung angeordnet sind. Ein Problem besteht bei einer solchen Anordnung jedoch darin, daß ein Werkzeug, das in der Lage ist, die Verschlußeinrichtung zu betätigen, notwendigerweise in die Hängerbohrung eingeführt werden muß. Darüber hinaus ist eine solche Verschlußeinrichtung ein diskretes Bauteil in dem Bohrstrang, das Raum in dem Strang beansprucht, in den sonst ein anderes Werkzeug oder eine andere Vorrichtung eingeführt werden könnte.Another solution, which is known from US-PS 33 60 048, is to attach a slide assembly a hanger that is sealed and inserted into an oil well casing is. The valve assembly divides the annulus between the pipe string and the casing into two parts, between which channels are provided. A closure device is provided to close the opening between to close the parts of the annulus and so prevent the flow of fluid. This locking device is operated by wireline tools located in the hanger bore. A problem with such an arrangement, however, is that a tool which is capable of the To operate the locking device, must necessarily be inserted into the hanger hole. About that in addition, such a closure device is a discrete component in the drill string, the space in the string claimed, in which another tool or device could otherwise be inserted.
Da Hydrauliköl in Erdölbohrlöchern zum Steuern von verschiedenen Vorrichtungen innerhalb des Bohrloches häufig benutzt wird, ist es vorteilhafter, die Abhängigkeit von Drahtleitungswerkzeugen oder anderen deratigen Vorrichtungen zum Betätigen einer Schieberanordnung zu eliminieren und statt dessen Hydrauliköl zur Betätigung zu benutzen.As hydraulic oil in petroleum wells for controlling various devices within the wellbore frequently used, it is more beneficial to dependence on wireline tools or others to eliminate such devices for operating a slide assembly and instead hydraulic oil to use for actuation.
Von dieser letztgenannten Möglichkeit wird bei einer Schieberanordnung und einem Hänger der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen Art Gebrauch gemacht, die aus der US-PS 41 25 155 bekannt sind. Diese bekannte Schieberanordnung ist mit einem auf dem Hängerkörper verschiebbar angeordneten, zylindrischen, hülsenförmigen Schieberkolben versehen, der mittels Hydraulikölzufuhr über einen Zufuhranschluß aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegbar ist, aus welch letzterer er durch die Vorspanneinrichtung in die erste Stellung zurückbewegbar ist, wenn die Hydraulikölzufuhr aufhört, in der ersten Stellung ist der Ringraum blockiert, wogegen in der zweiten Stellung der Ringraum vom unteren Ende des Hängers aus nach oben hin über eine Öffnung offen ist. Der Druck des Hydrauliköls, das über den Zufuhranschluß zugeführt wird, drückt den Schieberkolben nach unten, um die Verbindung zwischen dem Ringraum zwischen der Verrohrung und dem Rohrstrang und einer Stelle oberhalb des Hängers zu öffnen. Bei dieser bekannten Schieberanordnung und diesem bekannten Hänger wird also das Hydrauliköl zum Bewegen des Schieberkolbens über den Zufuhranschluß zugeführt der in einem Christbaumanschlußstück vorgesehen ist. Das Christbaumanschlußstück befindet sich auf der Außenseite des Hängers. Der Schieberkolben der bekannten Schieberanordnung muß deshalb in unmittelbarer Nähe des Zufuhranschlusses und der Öffnung vorgesehen sein, um den Fluiddurchfluß durch die Öffnung in den Ringraum steuern zu können. Außerdem kann der Hängerkörper nicht einfach an den Christbaum angeschlossen werden, vielmehr ist das Christbaumanschlußstück erforderlich, das die Baulänge der Anordnung oberhalb der Verrohrung vergrößert.This last-mentioned possibility is used in the case of a slide arrangement and a hanger in the preamble the claims 1 and 5 specified type made use of the known from US-PS 41 25 155 are. This known slide arrangement is arranged with a slidable on the hanger body, cylindrical, sleeve-shaped slide piston, which by means of hydraulic oil supply via a supply connection can be moved from a first position to a second position, from which latter it is moved by the prestressing device can be moved back into the first position when the hydraulic oil supply stops, in the first In the second position, the annulus is blocked from the lower end of the The hanger is open at the top through an opening. The pressure of the hydraulic oil that flows through the supply port is supplied, pushes the spool down to the connection between the annulus between the piping and the pipe string and a point above the hanger. With this well-known Slide assembly and this known trailer is the hydraulic oil for moving the Slide piston supplied via the supply connection which is provided in a Christmas tree connector. The Christmas tree connector is on the outside of the hanger. The slide piston of the well-known The valve assembly must therefore be provided in close proximity to the supply port and the opening be in order to control the fluid flow through the opening in the annulus can. In addition, the Hanger body cannot simply be connected to the Christmas tree, rather the Christmas tree connector required, which increases the length of the arrangement above the piping.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schieberanordnung und einen Hänger der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen Art so auszubilden, daß das Öffnen und Schließen des Fluiddurchflußkanals in dem Hängerkörper an einer vom oDeren Ende der Verrohrung entfernten Stelle erfolgen und der Hängerkörper direkt an einen Christbaum artgeschlossen werden kann.The object of the invention is to provide a slide assembly and a hanger as described in the preamble of the claims 1 and 5 specified type so that the opening and closing of the fluid flow channel take place in the hanger body at a point remote from the other end of the tubing and the hanger body can be species-attached directly to a Christmas tree.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1 bis 5 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is given by what is stated in the characterizing part of claims 1 to 5 Features solved.
Bei der Schieberanordnung und dem Hänger nach der Erfindung ermöglicht der Dorn, Hydrauliköl von einer Öffnung in dem Christbaum weit nach unten zu dem unteren Ende des Hängerkörpers zu leiten. Der Fluiddurchfluß durch den zwischen der Verrohrung und dem darin aufgehängten Rohrstrang gebildeten Ringraum läßt sich dadurch steuern, ohne daß gesonderte Steuerelemente, die außerhalb der Verrohrung oder innerhalb der Rohrstrangbohrung angeordnet sind, erforderlich sind. Bei der Schieberanordnung und dem Hänger nach der Erfindung erstreckt sich der Dorn von dem Christbaum aus durch den Hängerkörper des Hängers und enthält wenigstens einen Kanal, der mit wenigstens einem der im Hänger ausgebildeten Hydraulikölzufuhrkanäle in Verbindung steht, damit dem am unteren Ende des Hängerkörpers innerhalb des Ringraums angeordneten Schieberkolben Hydrauliköl zugeführt werden kann. Bei der Schieberanordnung und dem Hänger nach der Erfindung besteht daher die Möglichkeit, das Öffnen und Schließen des in dem Hängerkörper ausgebildeten Fluiddurchflußkanals an einer vom obe.en Ende der Verrohrung entfernten Stelle am unteren Ende des Hängerkörpers vorzunehmen. Da außerdem kein besonderes Christbaumanschlußstück erforderlich ist, wird auch die Baulänge oberhalb der Verrohrung nicht vergrößert. An dem Schieberkolben der Schieberanordnung nach der Erfindung gleichen sich die auf dessen entgegengesetzte Seiten ausgeübten Fluiddrücke aus, so daß sich deren Auswirkungen bei öffnungs- und Schließvorgängen unter hohen Fluiddrücken in einem Bohrloch aufheben, was die Betätigung des Schieberkolbens erleichtert.In the slide assembly and the hanger according to the invention, the mandrel allows hydraulic oil from an opening in the Christmas tree far down to the lower end of the hanger body. Of the Fluid flow through the annulus formed between the tubing and the tubing string suspended therein can be controlled without the need for separate control elements outside the piping or inside the pipe string bore are required. In the case of the slide assembly and the hanger according to the invention, the thorn extends from the Christmas tree through the hanger body of the hanger and includes at least one passage that communicates with at least one of the hydraulic oil supply passages formed in the hanger is in communication, so that arranged at the lower end of the hanger body within the annulus Spool hydraulic oil can be supplied. In the case of the slide assembly and the trailer the invention therefore provides the possibility of opening and closing the one formed in the hanger body Fluid flow channel at a location remote from the upper end of the tubing at the lower end of the To make the hanger body. In addition, since no special Christmas tree connector is required, the length above the piping is also not increased. On the slide piston of the slide assembly according to the invention, the fluid pressures exerted on the opposite sides equalize one another, so that their effects in opening and closing processes under high fluid pressures in one Cancel the borehole, which will make the slide piston easier to operate.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention form the subject of the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol-An embodiment of the invention is described below
genden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtwill be described in more detail with reference to the drawings. It shows
F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Hängers und einer Schieberanordnung nach der Erfindung, F i g. 1 is a side view of an embodiment of a hanger and a slider arrangement according to the invention;
F i g. 2 eine Längsschnittansicht des Hängers und der Schieberanordnung nach Fig. 1, die lediglich beispielshalber in einer Meereserdölbohranlage gezeigt sind, undF i g. 2 is a longitudinal sectional view of the hanger and the slider arrangement according to FIG. 1, which are merely exemplary shown in a marine oil drilling rig, and
F i g. 3 eine Detaillängsschnittansicht der Schieberan-Ordnung nach F i g. 2.F i g. 3 shows a detailed longitudinal sectional view of the slide assembly according to FIG. 2.
F i g. 2 zeigt einen Teil einer exemplarischen Form eines Meeres- oder Unterseebohrlochkopfchristbaums 12, der auf einer Erdölbohrlochverrohrung 48 sitzt. Der Christbaum 12 ist an der Verrohrung 48 durch eine zylindrische Verriegelungsvorrichtung 14 befestigt. Die Verriegelungsvorrichtung 14 ist an der Verrohrung 48 durch ein Verschraubungsstück 30 befestigt und hält den Christbaum 12 an der Verrohrung 48 mittels eines Verriegelungsflansches 28 fest, der in eine Haltenut 86 in dem Christbaum 12 einfaßt.F i g. Figure 2 shows part of an exemplary shape of a marine or subsea wellhead tree 12 seated on oil well casing 48. The Christmas tree 12 is attached to the piping 48 by a cylindrical Locking device 14 attached. The locking device 14 is on the tubing 48 fastened by a screw connection 30 and holds the Christmas tree 12 on the piping 48 by means of a Locking flange 28, which engages in a retaining groove 86 in the Christmas tree 12.
In den F i g. 1 und 2 ist ein Hänger 10 mit einer Schieberanordnung gezeigt. Der Hänger 10 hat einen insgesamt zylindrischen oberen Hängerkörper 36 und einen insgesamt zylindrischen unteren Hängerkörper 62 kleineren Durchmessers. Der Hänger 10 ist bis zum Anschlag in die Verrohrung 48 abgedichtet eingeführt Demgemäß ruht der Hänger 10 auf einer Anschlagfläche 46 in der Verrohrung 48. Eine Dichtungsanordnung 44 und ein Druckring 88 dichten den Bereich zwischen der Verrohrung 48 und dem Hänger 10 ab.In the F i g. 1 and 2 is a hanger 10 with a slider assembly shown. The hanger 10 has a generally cylindrical upper hanger body 36 and a total cylindrical lower hanger body 62 of smaller diameter. The hanger 10 is up to the stop inserted into the tubing 48 in a sealed manner. Accordingly, the hanger 10 rests on a stop surface 46 in the tubing 48. A sealing arrangement 44 and a pressure ring 88 seal the area between the tubing 48 and the hanger 10.
An dem Hänger 10 ist ein innerer Rohrstrang in Form von einer Reihe von Bohrrohren 72 aufgehängt. Die Bohrrohre 72 sind an dem Hänger 10 mittels Gewinden 74 in dem unteren Teil des Hängers 10 befestigt Auf diese Weise sind die Bohrrohre 72 an dem Hänger 10 insgesamt konzentrisch in der Verrohrung 48 aufgehängt, und die Axialbohrung 92 fluchtet mit der Axialbohrung 94 .der Bohrrohre 72. Durch diese Ausrichtung ist ein Ringraum 70 unterhalb des Hängers 10 zwischen der Verrohrung 48 und den darin durch den Hänger 10 aufgehängten Bohrrohren 72 vorhanden.An inner pipe string in the form of a series of drill pipes 72 is suspended from the hanger 10. the Drill tubes 72 are attached to the hanger 10 by means of threads 74 in the lower part of the hanger 10 In this way, the drill pipes 72 are suspended from the hanger 10 concentrically in the casing 48, and the axial bore 92 is aligned with the axial bore 94 of the drill pipes 72. This alignment is an annulus 70 below the hanger 10 between the tubing 48 and those through the hanger 10 therein suspended drill pipes 72 available.
Ein Dorn 18 ist an dem Christbaum 12 befestigt und in der Axialbohrung 92 des Hängers 10 angeordnet. Der Dorn 18 ruht auf einer Anschlagfläche in dem Hänger 10 und ist in dem Hänger 10 durch die Verriegelungsvorrichtung 14 sowie durch eine Büchse 34 befestigt, die an entsprechenden Flächen in dem Hänger 10 anliegt Der Dorn 18 ist an dem Christbaum 12 mittels Dichtringen 22 abgedichtet und mittels Dichtringen 32 und 53 in dem Hänger 10 bzw. in dem oberen Hängerkörper 36 abgedichtet positioniert Diese besondere Orientierung des Doms 18 in dem Hänger 10 führt dazu, daß die zentrale Bohrung 20 des Dorns 18 in einer Linie mit der Axialbohrung 92 und der Axialbohrung 94 ist Darüber hinaus führt diese Orientierung dazu, daß oberhalb des Hängers 10 zwischen der Verrohrung 48 und dem Dorn 18 ein Ringraum 24 gebildet ist Dieser Ringraum 24 ist gemäß F i g. 2 der Oberseite des Hängers 10 unmittelbar benachbart Der Ringraum 70 unter dem Hänger 10 und der Ringraum 24 über dem Hänger 10 werden hier als der untere bzw. obere Teil eines einzigen Ringraums zwischen den Bohrrohren 72 und der Verrohrung 48 betrachtet der durch den Hänger 10 unterteilt istA mandrel 18 is attached to the Christmas tree 12 and disposed in the axial bore 92 of the hanger 10. Of the The mandrel 18 rests on a stop surface in the hanger 10 and is in the hanger 10 by the locking device 14 and secured by a sleeve 34 which rests on corresponding surfaces in the hanger 10 The mandrel 18 is sealed to the Christmas tree 12 by means of sealing rings 22 and by means of sealing rings 32 and 53 in FIG the hanger 10 or in the upper hanger body 36 positioned in a sealed manner This particular orientation of the mandrel 18 in the hanger 10 causes the central bore 20 of the mandrel 18 to be in line with the Axial bore 92 and the axial bore 94 is In addition, this orientation leads to the fact that above the Hanger 10 between the tubing 48 and the mandrel 18, an annular space 24 is formed. This annular space 24 is according to FIG. 2 immediately adjacent to the top of the hanger 10. The annular space 70 under the hanger 10 and the annulus 24 above the hanger 10 are referred to here as the lower and upper portions, respectively, of a single annulus viewed between the drill pipes 72 and the casing 48 which is divided by the hanger 10
Während Erdölbohr- und/oder -förderarbeiten ist es häufig erforderlich, den Fluiddurchfluß zwischen dem oberen Ringraum 24 und dem unteren Ringraum 70 zu steuern. Dieser Fluiddurchfluß kann zwischen den Ringräumen 24, 70 entweder aufwärts oder abwärts gehen und mit dem aufwärts oder abwärts gerichteten Fluidstrom innerhalb der Axialbohrung 94 in Verbindung stehen. Gemäß F i g. 2 ist der obere Ringraum 24 mit dem Christbaum 12 über einen Kanal 26 verbunden. Der Kanal 26 ist mit anderen Vorrichtungen in dem Christbaum 12 verbunden, die den Fluiddurchfluß durch den Ringraum 24 ausnutzen oder erzeugen. Für die Zwecke der Beschreibung des hier gewählten Ausführungsbeispiels des Hängers 10, der eine integrierte Schieberanordnung aufweist, ist es der Fluiddurchfluß zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24, der zu steuern ist Deshalb ist die hier beschriebene exemplarische Ausführungsform des Hängers 10 vorgesehen, um den Fluiddurchfluß zwischen diesen Ringräumen 24 und 70 zu steuern. Es ist jedoch klar, daß dessen Schieberanordnung in Verbindung mit jedem zwischen der Verrohrung 48 und den Bohrrohren 72 gebildeten Ringraum, ob insgesamt konzentrisch oder nicht benutzt werden kann und daß die vorliegende Beschreibung einer Meereserdölbohranlage, in welcher der Hänger 10, der eine integrierte Schieberanordnung aufweist, benutzt werden kann, keineswegs die einzige Verwendungsmöglichkeit der Schieberanordnung darstellt.During oil drilling and / or production operations, it is often necessary to reduce the flow of fluid between the the upper annulus 24 and the lower annulus 70 to control. This fluid flow can between the annulus spaces 24, 70 go either up or down and with the fluid flow directed up or down are in communication within the axial bore 94. According to FIG. 2 is the upper annular space 24 with the Christmas tree 12 connected via a channel 26. The channel 26 is with other devices in the Christmas tree 12 connected, which utilize or generate the fluid flow through the annular space 24. For the purposes the description of the embodiment selected here of the hanger 10, which has an integrated slide assembly it is the fluid flow between the lower annulus 70 and the upper annulus 24, which is to be controlled Therefore, the exemplary embodiment of the trailer 10 described here is provided, to control the flow of fluid between these annuli 24 and 70. It is clear, however, that Gate assembly in communication with each formed between the casing 48 and the drill pipes 72 Annular space, whether or not it can be used concentrically as a whole, and that the present description a marine oil drilling rig in which the trailer 10, which has an integrated slide assembly, can be used, is by no means the only possible use of the slide assembly.
Es wird nun auf die Seitenansicht von F i g. 1 und auf die Detaillängsschnittansichten von F i g. 2 und 3 Bezug genommen. Der Hänger 10 hat, wie erwähnt, den insgesamt zylindrischen Hängerkörper 36, der bis zum Anschlag in die Verrohrung 48 eingeführt worden und an dieser abgedichtet ist. Innerhalb des Hängerkörpers 36 befinden sich ein oder mehrere Fluiddurchflußkanäle 56, die sich von dem oberen Ringraum 24 durch den Hängerkörper 36 in den unteren Ringraum 70 erstrecken. Durch diese Kanäle 56 strömt Fluid zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24 hindurch. Der Christbaumkanal 26 verteilt wie erwähnt, Fluid zwischen dem oberen Ringraum 24 und anderen Vorrichtungen, die mit dem Christbaum 12 verbunden sind.The side view of FIG. 1 and the detailed longitudinal sectional views of FIG. 2 and 3 reference taken. As mentioned, the hanger 10 has the generally cylindrical hanger body 36, which extends up to the stop has been inserted into the tubing 48 and sealed against it. Inside the hanger body 36 there are one or more fluid flow channels 56 extending from the upper annulus 24 through the hanger body 36 extend into the lower annular space 70. Fluid flows through these channels 56 between the lower one Annular space 70 and the upper annular space 24 therethrough. The Christmas tree channel 26 distributed as mentioned, Fluid between the upper annulus 24 and other devices associated with the Christmas tree 12 are.
An dem unteren, äußeren Teil des Hängerkörpers 36 ist ein insgesamt zylindrischer, hülsenförmiger Schieberkolben 57 verschiebbar gelagert Der Schieberkolben 57 ist so angeordnet daß er Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 zu dem unteren Ringraum 70 hin öffnen und schließen kann. Die Fig.2b und 3 zeigen die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58, die infolge der Relativposition des Schieberkolbens 57 gegenüber dem unteren Ringraum 70 geschlossen bzw. geöffnet sind. Mehrere Dichtringe 96 an dem Hängerkörper 36 verhindern, daß Fluid zwischen den Durchflußkanälen 56 und dem unteren Ringraum 70 hindurchgeht wenn der Schieberkolben 57 in geschlossener Stellung ist die in Fig.2b gezeigt ist Die Dichtringe 96 stehen von dem Hängerkörper 36 nach außen vor und liegen dicht an dem Schieberkolben 57 an.On the lower, outer part of the hanger body 36 is a generally cylindrical, sleeve-shaped slide piston 57 displaceably mounted The slide piston 57 is arranged so that it has fluid flow channel openings 58 to the lower annular space 70 can open and close. Figures 2b and 3 show the fluid flow channel openings 58, which as a result of the relative position of the spool 57 with respect to the lower Annular space 70 are closed or open. Several sealing rings 96 on the hanger body 36 prevent Fluid passes between the flow channels 56 and the lower annulus 70 when the spool 57 in the closed position is shown in Fig.2b The sealing rings 96 protrude outward from the hanger body 36 and lie close to the slide piston 57 at.
Die Schieberanordnung des Hängers 10 besteht somit aus den Fluiddurchflußkanälen 56, die eine Verbindung zwischen dem oberen Ringraum 24 und dem unteren Ringraum 70 herstellen, dem Schieberkolben 57, der den Durchfluß von Fluid durch die Kanäle 56 gestattet oder verhindert, und der Betätigungseinrichtung zum Verschieben des Schieberkolbens, die im folgenden beschrieben istThe slide assembly of the hanger 10 thus consists of the fluid flow channels 56 which connect Establish between the upper annulus 24 and the lower annulus 70, the spool 57, the Permitted or prevented flow of fluid through the channels 56, and the actuating device for displacement of the spool, which is described below
Die Bewegung des Schieberkolbens 57 relativ zu den Kanalöffnungen 58 erfolgt durch hydraulische Steuerung. Zu diesem Zweck sind eine oder mehrere Hydra ulikölzufuhrkanäle 54 in dem Hängerkörper 36 vorgesehen. Diese Hydraulikölzufuhrkanäle 54 stellen eine Vcr-The movement of the slide piston 57 relative to the channel openings 58 takes place by hydraulic control. For this purpose, one or more hydraulic oil supply channels 54 are provided in the hanger body 36. These hydraulic oil supply channels 54 represent a Vcr-
30 Yl 30 yl
bindung zwischen Hydraulikölkanalöffnungen 60 an dem Schieberkolben 57, die in eine diesem zugeordnete Ringkammer 63 münden, und öffnungen 61 her, die mit der Axialbohrung 92 in Verbindung stehen. Die öffnungen 61 in der Axialbohrung 92 stehen mit einer Kammer 55 um die Außenoberfläche des in den Hängerkörper 36 eingeführten Dorns 18 in Verbindung. Die Kammer 55 ist mit einem oder mehreren Hydraulikölkanälen 80 in dem Dorn 18 verbunden. Die Kammer 55 wird benutzt, um eine Verbindung zwischen den Hydraulikölkanälen 80 in dem Dorn 18 und den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36 herzustellen. Das heißt, um die Notwendigkeit einer genauen Positionierung des Dorns 18 in dem Hängerkörper 36 zu vermeiden, ist die Kammer 55 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen den Hydrauliköizuführkanälen 54 in dem Hänger 10 und den entsprechenden Kanälen 80 des Dorns 18 gestattet, wenn das Einführen des Dorns in den Hänger noch nicht vollständig beendet worden ist.connection between hydraulic oil duct openings 60 on the slide piston 57, which is associated with this Annular chamber 63 open, and openings 61 which are connected to the axial bore 92. The openings 61 in the axial bore 92 stand with a chamber 55 around the outer surface of the in the hanger body 36 imported mandrel 18 in connection. The chamber 55 is provided with one or more hydraulic oil passages 80 in connected to the mandrel 18. The chamber 55 is used to establish a connection between the hydraulic oil channels 80 in the mandrel 18 and the hydraulic oil supply channels 54 in the hanger body 36. That is, around to avoid the need for precise positioning of the mandrel 18 in the hanger body 36 is that Chamber 55 is provided, which connects between the hydraulic oil supply channels 54 in the hanger 10 and the corresponding channels 80 of the mandrel 18 when insertion of the mandrel into the hanger is not yet possible has been completely terminated.
Die Hydraulikölkanäle 80 in dem Dorn 18 sind mit einem Hydrau'ikölzufuhrkanal 82 in dem Christbaum 12 über eine Kammer 84 verbunden. Die Hydraulikölzufuhrkanäle 82 in dem Christbaum 12 sind mit einer Hydrauliksteuerleitung 16 über einen Nippel 17 verbunden. Die Hydrauliksteuerleitung 16, die zum Steuern der Schieberanordnung benutzt wird, kann außerdem zum Steuern von mehreren weiteren Vorrichtungen innerhalb der Bohrlochverrohrung 48 benutzt werden.The hydraulic oil channels 80 in the mandrel 18 are connected to a hydraulic oil supply channel 82 in the Christmas tree 12 connected via a chamber 84. The hydraulic oil supply passages 82 in the Christmas tree 12 are provided with a hydraulic control line 16 connected via a nipple 17. The hydraulic control line 16, which is used to control the Slide assembly is used can also be used to control several other devices within the well casing 48 can be used.
Die öffnungen 60 des Hydraulikölzufuhrkanals 54 in dem Hängerkörper 36 sind oberhalb einer ringförmigen Schulter 100 angeordnet, die an der Innenseite des Schieberkolbens 57 an einem Ende der Ringkammer 63 gebildet ist. Auf diese Weise gelangt Hydrauliköl aus den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 zu dem Schieberkolben 57. Die Dichtringe 96 an dem Hängerkörper 36 liegen an dem Schieberkolben 57 oberhalb der Schulter 100 an, und mehrere Dichtringe 98 an dem Schieberkol-.bcn liegen an dem Hängerkörper 36 unterhalb der Schulter 100 an, um zu gewährleisten, daß der untere Ringraum 70 gegenüber jedwedem Hydrauliköl völlig abgedichtet istThe openings 60 of the hydraulic oil supply channel 54 in the hanger body 36 are above an annular one Shoulder 100 arranged on the inside of the slide piston 57 at one end of the annular chamber 63 is formed. In this way, hydraulic oil reaches the slide piston from the hydraulic oil supply channels 54 57. The sealing rings 96 on the hanger body 36 lie on the slide piston 57 above the shoulder 100 on, and several sealing rings 98 on the Schieberkol-.bcn are on the hanger body 36 below the Shoulder 100 to ensure that the lower annulus 70 is completely exposed to any hydraulic oil is sealed
Unterhalb des Schieberkolbens 57 befindet sich der untere Hängerkörper 62. Der untere Hängerkörper 62 in an dem oberen Hängerkörper 36 mittels mehrerer Schrauben 66 befestigt, die durch Bohrungen in dem unteren Hängerkörper 62 hindurch in Gewindelöcher in dem Hängerkörper 36 eingeschraubt sind. Der untere Hängerkörper 62 trägt mehrere Federn 64, die an der unteren Fläche 57a des Schieberkolbens 57 anliegen. Die Federn 64 spannen den Schieberkolben 57 in eine Position vor, in der die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 gegenüber dem unteren Ringraurr. 70 verschlossen sind.The lower hanger body 62 is located below the slide piston 57. The lower hanger body 62 in attached to the upper hanger body 36 by means of a plurality of screws 66, which are threaded through holes in the lower hanger body 62 are screwed through into threaded holes in the hanger body 36. The lower Hanger body 62 carries a plurality of springs 64 which bear against the lower surface 57 a of the slide piston 57. The springs 64 bias the spool 57 in a position in which the fluid flow passage openings 58 opposite the lower ringraurr. 70 locked are.
Im Betrieb wird der Schieberkolben 57 durch die Federn 64 so vorgespannt, daß er die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 verschließt, wenn kein Hydrauliköl den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36 über die Hydrauliksteuerleitung 16 und die Kanäle 82 in dem Christbaum 12 sowie die Kanäle 80 in dem Dorn 18 zugeführt wird. Wenn Hydrauliköl aus der Hydraulik-Steuerleitung 16 durch diese Hydraulikölkanäle geleitet wird, wird das Hydrauliköl durch den Hydraulikölzufuhrkanal 54 in dem Hängerkörper 36 zu der Schulter 100 in dem Schieberkolben 57 geleitet Wenn der Druck des Hydrauliköls auf der Schulter 100 größer als die Kraft ist, die die Federn 64 auf die untere Fläche 57a des Schieberkolbens 57 ausüben, wird der Schieberkolben 57 durch das Hydrauliköl von den Fluiddurchflußkanal-In operation, the spool 57 is biased by the springs 64 so that it opens the fluid flow passage openings 58 closes the hydraulic oil supply channels 54 in the hanger body 36 when there is no hydraulic oil Via the hydraulic control line 16 and the channels 82 in the Christmas tree 12 and the channels 80 in the mandrel 18 is fed. When hydraulic oil from the hydraulic control line 16 is passed through these hydraulic oil channels becomes, the hydraulic oil becomes the shoulder through the hydraulic oil supply passage 54 in the hanger body 36 100 passed in the spool 57 When the pressure of the hydraulic oil on the shoulder 100 is greater than that When the force that the springs 64 exert on the lower surface 57a of the spool 57 becomes the spool 57 through the hydraulic oil from the fluid flow channel
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50 öffnungen 58 wegbewegt, wodurch diese Öffnungen gegenüber dem unteren Ringraum 70 freigelegt werden. Somit kann Fluid zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24 fließen. Der Schieberkolben 57 bleibt in dieser offenen Stellung gegenüber den Fluiddurchflußkanalöffnungen 58, bis der Druck des Hydrauliköls auf der Schulter 100 kleiner als die Kraft wird, die die Federn 64 auf die untere Fläche 57a des Schieberkolbens 57 ausüben, woraufhin der Schieberkolben wieder durch die Federn 64 so vorgespannt wird, daß er die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 bedeckt und somit den Durchgang von Fluid zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24 stoppt 50 openings 58 moved away, whereby these openings are exposed with respect to the lower annular space 70. Thus, fluid can flow between the lower annulus 70 and the upper annulus 24. The spool 57 remains in this open position with respect to the fluid flow passage openings 58 until the pressure of the hydraulic oil on the shoulder 100 becomes less than the force exerted by the springs 64 on the lower surface 57a of the spool 57, whereupon the spool is relieved by the springs 64 is biased to cover the fluid flow passage openings 58 and thus stop the passage of fluid between the lower annulus 70 and the upper annulus 24
Die in den Hänger 10 integrierte Schieberanordnung arbeitet also folgendermaßen. Zuerst drücken die Federn 64 den Schieberkolben 57 derart zu den Fluiddurchflußkanalöffnungen 58, daß der Schieberkolben 57 die Öffnungen 58 verschließt, bis Hydrauliköl, dessen Druck größer als die Kraft ist, die durch die Federn 64 ausgeübt wird, gegen die Schulter 100 in dem Schieberkolben 57 gerichtet wird. Zu dieser Zeit bewegt das Hydrauliköl den Schieberkolben 57 von den Öffnungen 58 weg und gestattet somit eine Verbindung zwischen dem unteren Ringraum 70 und dem oberen Ringraum 24.The slide assembly integrated in the hanger 10 thus operates as follows. First the springs press 64 move the slide piston 57 to the fluid flow channel openings 58 in such a way that the slide piston 57 the openings 58 are closed until hydraulic oil, the pressure of which is greater than the force exerted by the springs 64 is directed against the shoulder 100 in the spool 57. At that time it was moving Hydraulic oil the spool 57 away from the openings 58 and thus allows a connection between the lower annulus 70 and the upper annulus 24.
In der obigen Beschreibung sind Hydrauliköl und Federn als Mittel erwähnt worden, durch die der Schieberkolben 57 zum Öffnen und Schließen der Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 bewegt wird. Es ist jedoch klar, daß andere Steuerfluide und andere Vorspanneinrichtungen benutzt werden könnten, um den Schieberkolben 57 so zu bewegen, daß er die Fluidkanaldurchflußöffnungen 58 freilegt bzw. bedeckt.In the above description hydraulic oil and springs have been mentioned as the means by which the spool 57 is moved to open and close the fluid flow passage openings 58. However, it is clear that other control fluids and other biasing devices could be used to control the spool 57 to move so that it exposes or covers the fluid channel flow openings 58.
Gemäß den F i g. 2 und 3 ist der untere Hängerkörper 62 mit einem oder mehreren Kanälen 102 versehen, damit eine Hilfshydrauliksteuerleitung 104 durch den unteren Hängerkörper 62 hindurch zu den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36 geführt werden kann. Diese Steuerleitung 104 ist mit den Hydraulikölzufuhrkanälen 54 in dem Hängerkörper 36 über einen Nippel 68 verbunden. Wenn die Hilfssteuerleitung 104 nicht benutzt wird, wird der Nippel 68 durch einen Stopfen oder eine ähnliche Vorrichtung ersetzt, um das untere Ende des Hydraulikölzufuhrkanals 54 zu verschließen und Hydrauliköl am Eindringen in den unteren Ringraum 70 zu hindern.According to FIGS. 2 and 3, the lower hanger body 62 is provided with one or more channels 102 therewith an auxiliary hydraulic control line 104 through the lower hanger body 62 to the hydraulic oil supply passages 54 can be guided in the hanger body 36. This control line 104 is with the hydraulic oil supply channels 54 connected in the hanger body 36 via a nipple 68. When the auxiliary control line 104 is not used, the nipple 68 is replaced by a plug or similar device to the lower To close the end of the hydraulic oil supply channel 54 and hydraulic oil to penetrate into the lower annulus 70 to prevent.
Die Hilfssteuerleitung 104 könnte benutzt werden, um beispielsweise Hydrauliköl zu anderen Vorrichtungen innerhalb der Bohrlochverrohrung 48 zu leiten. Die Hydraulikölzufuhrkanäle in dem Christbaum 12, dem Dorn 18 und dem Hängerkörper 36 sowie der durch die Hilfssteuerleitung 104 gebildete Hydraulikölkanal können alle zusätzlich einen Steuerkanal zu einem unterirdischen Sicherheitsventil aufweisen. Ein solches Ventil könnte so ausgebildet sein, daß das Bohrloch aktiviert wird, wenn Hydrauliköl in den Steuerkanal geleitet wird. Wenn die Verbindung zwischen dem Christbaum 12 und der Verrohrung 48 aus irgendeinem Grund unterbrochen würde, würde das Hydrauliköl nicht mehr durch die Kanäle hindurchgehen und das Nicht Vorhandensein des Hydrauliköls würde das Sicherheitsventil betätigen, um den Bohrlochkopf zu verschließen. Das heißt wenn der Schieberkolben 57 mittels der Schulter 100 durch das Hydrauliköl weggedrückt war, um die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 gegenüber dem unteren Ringraum 70 freizulegen, würde das plötzliche Unterbrechen der Verbindung zwischen dem Christbaum 12 und der Verrohrung 48 den Hydraulikdruck in demThe auxiliary control line 104 could be used to, for example, supply hydraulic oil to other devices within the well casing 48 to conduct. The hydraulic oil supply channels in the Christmas tree 12, the Mandrel 18 and the hanger body 36 as well as the hydraulic oil channel formed by the auxiliary control line 104 can all additionally have a control channel to an underground safety valve. Such a valve could be designed so that the borehole is activated when hydraulic oil is fed into the control channel will. If the connection between the Christmas tree 12 and the tubing 48 is broken for any reason would, the hydraulic oil would no longer pass through the channels and the non-existence of the hydraulic oil would actuate the safety valve to occlude the wellhead. That that is, when the slide piston 57 was pushed away by the hydraulic oil by means of the shoulder 100, by the Exposing fluid flow passage openings 58 to lower annulus 70 would cause the abrupt interruption the connection between the Christmas tree 12 and the piping 48, the hydraulic pressure in the
Hydraulikölzufuhrkanal 54 auf einen vernachlässigbaren Wert verringern und dadurch den Federn 64 gestatten, den Schieberkolben 57 in eine Position zu drücken, in der er die Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 gegenüber dem unteren Ringraum 70 verschließt. Das würde, wie erläutert, bewirken, daß die Verbindung zwischen dem oberen Ringraum 24 und dem unteren Ringraum 70 sofort aufhört.Hydraulic oil supply channel 54 to a negligible Decrease the value and thereby allow the springs 64 to push the spool 57 into a position in which it closes the fluid throughflow channel openings 58 with respect to the lower annular space 70. That would, as explained, cause the connection between the upper annulus 24 and the lower annulus 70 immediately stops.
Aus der vorangehenden ausführlichen Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform des Hängers 10 mit der Schieberanordnung ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Schieberanordnung in der Lage ist, eine zwangsweise Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Ringraum 24 bzw. 70 in einer Meereserdölbohranlage durch die Verwendung von Hydrauliköl zum Bewegen des zylindrischen Schieberkolbens 57 aus einer geschlossenen Stellung in eine offene Stellung relativ zu den Fluiddurchflußkanalöffnungen 58 herzustellen. Weiter wird der Hänger 10 mit der integrierten Schieberanordnung in dem Bohrloch durch das Absenken und Aufsitzen des Hängers innerhalb der Verrohrung 48 leicht und automatisch betriebsbereit positioniert. Die hohen Bohrlochfluiddrücke, die auf den Schieberkolben 57 des Hängers 10 ausgeübt werden, werden durch die Auslegung des unteren Teils des Hängers effektiv ausgeglichen, und der Schieberkolben 57 läßt sich leicht betätigen, um eine Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Ringraum 24 bzw. 70 herzustellen. From the foregoing detailed description of an exemplary embodiment of the hanger 10 with the slide assembly can be readily seen that the slide assembly is capable of a forced connection between the upper and lower annulus 24 and 70, respectively, in a marine oil drilling rig by using hydraulic oil to move the cylindrical spool 57 from a closed position to an open position relative to the fluid flow passage openings 58. Further, the hanger 10 with the integrated slide assembly is lowered into the borehole and seating the hanger easily and automatically positioned within the tubing 48 ready for use. The high downhole fluid pressures applied to the spool 57 of the hanger 10 will be effectively balanced by the design of the lower part of the hanger, and the spool 57 can be press lightly to establish communication between the upper and lower annuli 24 and 70, respectively.
Nachdem somit eine exemplarische Ausführungsform eines Hängers mit einer integrierten Schieberanordnung zum Steuern des Fluiddurchflusses durch einen oberen und einen unteren Teil eines zwischen einer Erdölbohrlochverrohrung und einem Rohrstrang und einem Dorn, der darin vorzugsweise konzentrisch angeordnet ist, gebildeten Ringraums beschrieben worden ist, sei angemerkt, daß die verschiedenen Modifizierungen, Anpassungen, Änderungen und Abänderungen möglich sind. So könnten beispielsweise die Fluiddurchflußkanäle in dem Hängerkörper anders orientiert sein, um mit dem oberen und dem unteren Rohr-Verrohrung-Ringraum 24 bzw. 70 in Verbindung zu kommen; der Schieberkolben 57 könnte anders als beschrieben geformt und ausgerichtet sein; die mit der Verrohrung 48 in Verbindung stehenden Hydraulikölkanäle könnten benutzt werden, um Hydrauliköl zu dem Schicberkolben 57 zu leiten und ein Öffnen der Fluiddurchflußkanä-Ie zu bewirken; und es könnten statt Hydrauliköl andere Steuerfluide zum Steuern des Schieberkolbens 57 benutzt werden.Thus, after an exemplary embodiment of a hanger with an integrated slide arrangement for controlling fluid flow through upper and lower portions of an oil well casing and a string of tubing and a mandrel preferably concentrically disposed therein has been described, formed annulus, it should be noted that the various modifications, Adjustments, changes and changes are possible. For example, the fluid flow channels could oriented differently in the hanger body to match the upper and lower tubing annulus 24 or 70 to come into contact; the spool 57 could be shaped differently than described and be aligned; the hydraulic oil channels communicating with the piping 48 could can be used to direct hydraulic oil to the valve piston 57 and open the fluid flow channels to effect; and control fluids other than hydraulic oil could be used to control the spool 57 will.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: MENGES, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |